美國(guó)Orbital Composites 公司將與美國(guó)橡樹嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室和美國(guó)緬因大學(xué)合作開展大尺寸連續(xù)纖維 風(fēng)電葉片現(xiàn)場(chǎng)增材制造技術(shù)的研究。特別是利用集 裝箱式3D打印機(jī)器人進(jìn)行葉片增材制造的演示／潛 在驗(yàn)證。

此前， 兩家合作過3D打印風(fēng)電葉片模具，也與UMaine 聯(lián)合研發(fā)過120 英尺長(zhǎng) 3D 打印機(jī)。該公司一直在移動(dòng)機(jī)器人增材制造領(lǐng)域開展持續(xù)創(chuàng)新， Orbital Composites 首創(chuàng)了使用十二軸機(jī)械臂實(shí)現(xiàn)非平面增材制造的模塊化平臺(tái)，在多個(gè)連續(xù)碳纖維和玻璃纖維增強(qiáng)熱塑性／熱固性復(fù)合材料增材制造的成功案例之后，該公司的愿景是最終實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)度超過
100 米的大型風(fēng)電葉片的整體增材制造 。模塊化平臺(tái)系統(tǒng)的ORB OS 指令軟件現(xiàn)已支持多機(jī)器人協(xié)作。
該項(xiàng)目希望幫助解決風(fēng)能行業(yè)仍面臨的諸多挑戰(zhàn)，例如， 據(jù)Orbital 稱， 低成本能源有望在 2050年達(dá)到全球能源需求的 35%( 受風(fēng)電葉片成本的降低所驅(qū)動(dòng) ）。對(duì)更高陸上風(fēng)電效能的追求，迫使運(yùn)營(yíng)商到更多人跡罕至地區(qū)建設(shè)風(fēng)電場(chǎng)。此外， 受限千公路和鐵路基礎(chǔ)設(shè)施， 在美國(guó)僅能運(yùn)輸長(zhǎng)度在 53- 62 米之間的風(fēng)電葉片，從而限制了未來降低成本的潛力。法國(guó)國(guó)際能 源機(jī)構(gòu)( IEA ) 的一項(xiàng)具有里程碑意義的研究表明，風(fēng)電葉片的現(xiàn)場(chǎng)制造是未來繼續(xù)降低風(fēng)能成本所需的變革性顛覆技術(shù)之一。

因此，使用集裝箱機(jī)器人可以令現(xiàn)場(chǎng)制造成為可能。”集裝箱是全球物流運(yùn)輸中用途最廣泛、成本最低的方法?！?相關(guān)人員說，“如果將3D 打印物料裝載在集裝箱中進(jìn)行運(yùn)輸，則可以大大降低模具運(yùn)輸成本。模塊化的移動(dòng)機(jī)器人構(gòu)成移動(dòng)工廠， 可實(shí)現(xiàn)全球物流?！?br /> 移動(dòng)工廠也可以解決起重機(jī)的使用難題，特別是當(dāng)海上風(fēng)機(jī)的 尺寸越來越大時(shí)?！昂Ｉ巷L(fēng)電安裝船的龐大規(guī)模是陸地起重機(jī)所無法 比擬的?！?相關(guān)人員說，“如果可以將集裝箱移動(dòng) 工廠直接放置在塔架下方，則可以將葉片提升和維修系統(tǒng)整合到集裝箱上部結(jié)構(gòu)中。”
創(chuàng)新增材制造工藝提案與傳統(tǒng)葉片制造工藝相比，可將制造和運(yùn)輸成本降低 25%以上，在提高生產(chǎn)速度并減少人工的同時(shí)，甚至能減少 50%以上的新型葉片設(shè)計(jì)周期，使 OEM 商 能夠以更高的效率和更低的能源成本 ( COE ) 生產(chǎn)各種經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)優(yōu)化的風(fēng)電葉片。
UMaine 還將聯(lián)合其海上風(fēng)電實(shí)驗(yàn)室，測(cè)試風(fēng)電葉片的強(qiáng)度和增材制造風(fēng)電葉片的疲勞老化性能， 以及它們對(duì)雷擊的承受能力。
“我們將推動(dòng)移動(dòng)制造和嵌入式傳感器的研發(fā)， 制造一種全新類型的可維修 風(fēng)電葉片?！?相關(guān)人員表示，“數(shù)字?jǐn)伾僮飨到y(tǒng)和可移動(dòng)式工業(yè)4.0 機(jī)器人使風(fēng)電系統(tǒng)能夠被監(jiān)測(cè)、評(píng)估、調(diào)整和修復(fù)。移動(dòng)機(jī)器人是真正的顛覆性技術(shù)?！?br /> 這項(xiàng)聯(lián)合任務(wù)的技術(shù)目標(biāo)是使風(fēng)電葉片的現(xiàn)場(chǎng)制造成為可能，據(jù)稱顛覆當(dāng)前的風(fēng)電行業(yè)是很有可能的；一旦該技術(shù)成功，風(fēng)電葉片的長(zhǎng)度有可能會(huì)諷升。
不僅是風(fēng)電行業(yè)，100米長(zhǎng)的連續(xù)纖維結(jié)構(gòu)甚至可能會(huì)在不久的將來對(duì)包括火箭在內(nèi)的其他行業(yè) 領(lǐng)域產(chǎn)生重大影響。
（中國(guó)國(guó)際復(fù)材展組委會(huì)）